金屬檢測裝置的製作方法
2023-04-23 05:44:41
專利名稱：金屬檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬檢測裝置，其對被檢查體提供交流磁場，並根據該磁場的變化，來檢查作為異物的金屬是否混入被檢查體中。在對被檢查體，例如對食品提供預定頻率的磁場，可檢測出因混入食品中的金屬而引起的磁場變化。在判斷有無磁性體金屬及非磁性體金屬的金屬檢測裝置中，必須考慮對作為檢測對象的金屬、食品的包裝材料、食品本身等的磁場的響應特性，而對食品提供適當的多個頻率的磁場。在上述金屬檢測裝置中，本發明尤其涉及如下技術同時且有效地生成具有多個頻率成分的磁場，以顯著地實現金屬檢測靈敏度的提高。
背景技術：
眾所周知，欲使用交流磁場而檢測的金屬主要分為磁性體與非磁性體，前者與後者對於頻率的磁性檢測靈敏度(以下，稱為「頻率靈敏度特性」)是不同的。而且，作為被檢查體的食品的包裝中，存在紙、樹脂、更存在鋁等金屬，這些包裝材料的材質也具有頻率靈敏度特性。另外，食品本身包含例如鹽分、水分等，故也具有由這些鹽分、水分所造成的頻率靈敏度特性。作為金屬檢測裝置，必須利用與磁性體或非磁性體各自的頻率靈敏度特性相應的適當靈敏度，且可識別與食品及包裝材料的頻率靈敏度特性的靈敏度，僅檢測出混入食品中的金屬(參照非專利文獻1)。
在現有的金屬檢測裝置中，提供有多個適當頻率的交流磁場，故利用時間分割而交互地生成交流磁場。例如，將用以檢測磁性體的頻率F1的磁場與用以檢測非磁性體的頻率F2的磁場，利用時間分割的方式，每隔時間T即交互地通過發送線圈(如天線線圈)而施加給食品，再將經過食品而由接收線圈所接收的信號分為頻率F1與頻率F2，並分別處理頻率F1成分及頻率F2成分，從而分別個別地判斷有無混入磁性體、非磁性體(例如參照專利文獻1)。
在此情況下，由於各個頻率分開獨立地驅動磁場而進行處理，故易於選擇、設定頻率，但是因為交互產生磁場時需要花費時間來檢查，而且在交互切換發送線圈等的驅動時序時，存在響應時間，且直至磁場穩定需要花費時間，所以在對於利用帶式輸送機(belt conveyor)等而移動的食品進行檢查時，存在效率無法提高的缺點。
另一方面，為消除上述交互地進行頻率切換的金屬檢測裝置的缺陷，也存在以不同的2個頻率同時形成磁場來檢測金屬的裝置(例如，參照專利文獻2)。
在此情況下，由專利文獻1的切換時間而引起的問題消失。然而，因為對同一個發送線圈輸入2個頻率、例如數十kHz附近的頻率與數百kHz附近的頻率的信號，故必須構成寬帶的發送線圈驅動電路，而不構成調諧電路(tuning circuit)。因此，所謂調諧電路的Q(＝保存能量/消耗能量＝wL/R＝中心頻率/頻帶，wL是發送線圈的電抗，R是調諧電路的電阻成分)低，驅動效率差，結果導致檢測靈敏度低。靈敏度低是指金屬檢測裝置為檢查如「食品的品質」的一部分的裝置，從安全意義而言，可能成為致命的問題，從而難以真正的實用化。
非專利文獻1久保寺茂及其他7位所著，「Super Mepoli II金屬檢測機」，anritsu技術，anritsu株式會社，1999年7月發行，No.78，69頁至75頁。
專利文獻1日本專利特公昭63-41502號公報(權利要求範圍，第3欄第23行至第42行，第6欄第10行至第44行，第3圖，第7圖)。
專利文獻2日本專利實公平4-11187號公報(實用新型註冊的權利要求範圍，第4欄第26行至第6欄第27行，第5圖)。
上述專利文獻2的問題，由於利用頻率差大的2個頻率而驅動1個發送線圈，故無法調諧(諧振)。若在每個頻率時利用開關等切換電容器，則可在每個頻率調諧，然而，如此一來將陷入與專利文獻1相同的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種金屬檢測裝置，其不利用開關等進行切換，而是響應頻率不同的多個頻率成分，形成以1個發送線圈進行調諧的結構，且同時產生在各個頻率調諧的交流磁場，從而可高效地檢查混入食品等中的金屬。
為達成上述目的，本發明形成如下結構使構成磁場產生單元的某一群構成元件連接，以使發送線圈L1與電容器C1在第1頻率F1時諧振，而且使某其他一群構成元件連接(此處，有時包含某一群構成元件的一部分)，以使發送線圈L1與電容器C2在第2頻率F2時諧振。另外，本發明形成以如下方式而作用的結構，即，上述各元件以電容器C1與電容器C2在至少相同頻率時互不幹擾的方式進行有效隔離。
此處，對一部分術語加以定義。「功能部」的名稱如上所述，例如，響應頻率(未必一定要響應頻率)，因某些構成元件具有多個功能、作用，意識到其功能性、作用性而進行的獨立表現。例如，其形成如下結構通過第1頻率F1調諧的方式而起連接作用的元件在第2頻率F2以隔離的方式而作用，同樣地，通過第2頻率F2調諧的方式而起連接作用的元件在第1頻率F1以隔離的方式而作用。因此，「功能部」的表述是使發明的結構在功能性、作用性方面獨立的表現，而不能解釋為各個「功能部」必須以獨立的元件或獨立的電路而構成。
「電性連接」包含以布線或電子元件進行接線的情況，也包含磁性連接的情況，其指經常物理性連接的含義。「連接」表示為了實現特定功能而(使其)相互作用的情況。例如，表示如下含義各元件響應頻率，在上述頻率中發揮(連接)固有的功能作用，從而有助於調諧的功能。因此，不能理解為僅表示電性連接關係。「有效隔離」是指雙方均電性連接，但是使功能作用性互不幹擾。可稱為「連接」，也可稱為「有效連接」。
為實現上述目的，具體而言，第一發明是一種金屬檢測裝置，包括磁場產生單元及接收線圈，其中，上述磁場產生單元利用發送線圈L1朝向移動的被檢查體產生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈檢測上述被檢查體移動時上述磁場的變動，並且根據上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，且上述磁場產生單元包括上述發送線圈、第1電容器C1及第2電容器C2，而且上述發送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接，並且上述磁場產生單元包括連接部，其接收上述第1頻率及第2頻率，上述連接部包括第1調諧功能部及第2調諧功能部，其中，第1調諧功能部包含上述發送線圈與上述第1電容器並與第1頻率調諧，且第2調諧功能部包含上述發送線圈與上述第2電容器並與上述第2頻率調諧。
第二發明如第一發明所述，使上述連接部包括隔離功能部，上述隔離功能部將上述第1電容器與上述第2調諧功能部有效地隔離，且將上述第2電容器與上述第1調諧功能部有效地隔離。
第三發明如第一發明所述，使上述連接部響應上述第1頻率，以使上述發送線圈與上述第1電容器連接，由此構成上述第1調諧功能部，並且上述連接部響應第2頻率，使上述發送線圈與第2電容器連接，由此構成上述第2調諧功能部。
第四發明如第一或第三發明所述，上述連接部包括隔離功能部，該隔離功能部響應上述第1頻率及第2頻率，以使上述第1電容器與上述第2電容器在至少各自調諧的頻率區域內互不幹擾而進行隔離。
第五發明是一種金屬檢測裝置，包括磁場產生單元及接收線圈，其中，上述磁場產生單元利用發送線圈朝向移動的被檢查體產生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈檢測上述被檢查體移動時上述磁場的變動，並且根據上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，且上述磁場產生單元包括第1電容器、第2電容器及發送線圈；第1信號產生單元，向上述第1電容器的一端輸出上述第1頻率信號；第2信號產生單元，向上述第2電容器的一端輸出第2頻率信號；第1連接部，包括第1線圈，且使上述第1電容器的另一端、上述第1線圈、上述發送線圈以串聯的方式連接；以及第2連接部，包括第2線圈，且使上述第2電容器的另一端、上述第2線圈、上述發送線圈以串聯的方式連接，且與上述第1連接部以並聯於上述發送線圈的方式而連接，其中上述第1電容器、上述第1線圈及上述發送線圈構成與上述第1頻率調諧的第1調諧功能部；上述第2電容器、上述第2線圈及上述發送線圈構成與上述第2頻率調諧的第2調諧功能部。
第六發明是一種金屬檢測裝置，包括磁場產生單元及接收線圈，其中，上述磁場產生單元利用發送線圈，朝向移動的被檢查體產生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈檢測上述被檢查體移動時上述磁場的變動，並且根據上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，且上述磁場產生單元包括上述發送線圈、第1電容器C1及第2電容器C2，而且上述發送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接，並且上述磁場產生單元包括連接部2a，上述連接部包括第1調諧功能部2aa、第2調諧功能部2ab與隔離功能部2ac，其中，上述第1調諧功能部2aa在上述第1頻率區域，以包括上述發送線圈與第1電容器的方式而調諧；第2調諧功能部2ab在上述第2頻率區域，以包括上述發送線圈與第2電容器的方式而調諧；隔離功能部2ac在上述第1頻率區域，消除第2調諧功能部對上述第1調諧功能部的影響，並在上述第2頻率區域，消除第1調諧功能部對上述第2調諧功能部的影響。
根據第一至第五發明，通過響應頻率不同的多個頻率成分，而共有發送線圈而形成在多個頻率時調諧的結構，而且，根據第六發明，通過2個調諧功能部分別阻止給對方造成的影響而形成可分別調諧的結構，因此，可使在各個頻率調諧的交流磁場同時高效地產生。而且，由此可提高金屬混入的檢測靈敏度，較佳的效果是，可高效地檢查混入食品等中的金屬。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
圖1是本發明的實施形態的功能方塊圖。
圖2(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產生單元2的第1實施例的結構圖及構成元件的功能、作用的示意圖。
圖3(a)、(b)及(c)是包含圖1中連接部2a的磁場產生單元2的第2實施例的結構圖及構成元件的功能、作用的示意圖。
圖4(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產生單元2的第3實施例的結構圖及構成元件的功能、作用的示意圖。
圖5(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產生單元2的第4實施例的結構圖及構成元件的功能、作用(F1＜F2)的示意圖。
圖6(a)表示圖4(a)中的等效電路，其中R11是L8的剩餘電阻，R12是L9的剩餘電阻，RL是L1的剩餘電阻。圖6(b)是圖6(a)中電路的模擬數據的示意圖，I(R11)*、I(R12)*是利用信號產生單元1a向R11流動的電流；I(R11)**、I(R12)**是利用信號產生單元1b向R12流動的電流。
圖7是各材質的頻率靈敏度特性傾向的示意圖。
1、1a、1b信號產生單元 2磁場產生單元2a連接部 2aaF1調諧功能部(第1調諧功能部)2abF2調諧功能部(第2調諧功能部)2ac隔離功能部3被檢查體 4接收線圈5放大器6路濾波器7a、8b檢測單元 8a、7b濾波器9a、9b判定單元 10處理單元11移相單元C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8電容器F1、F2頻率 L1發送線圈L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10線圈R11、R12、RL電阻T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7變壓器T1a、T1b、T1c、T6a、T6b、T7a、T7b線圈具體實施方式
以下使用圖1至圖7說明本發明的形態。圖1是表示本發明的金屬檢測裝置的技術思想的功能方塊圖。圖2(a)及(b)～圖6(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產生單元2的第1實施例～第4實施例的各結構圖及構成元件的功能、作用的示意圖。圖7是各材質的磁性頻率靈敏度特性的傾向的示意圖。
圖1中，信號產生單元1輸出包含至少不同的多個頻率F1成分及F2成分(設F1＜F2)的信號。信號產生單元1具有產生頻率F1的信號源與產生頻率F2的信號源，其可形成將上述各信號源重疊而輸出的結構，也可形成從最初開始具有上述頻率F1成分及頻率F2成分兩者的結構。下述實施例表示分開使用兩者之例。
頻率F1或F2的具體頻率值，因考慮圖7所示各材質的頻率靈敏度特性，即，作為被檢查體3的食品、混入其中的金屬(欲檢測的磁性體、非磁性體)、食品的包裝材料等的頻率靈敏度特性，從而設定為可與食品及包裝材料加以區別，僅識別金屬而進行檢測的頻率。一般而言，設定為數十kHz～數百kHz範圍內的頻率。並且，低頻率(頻率F1)用於檢測磁性體，高頻率(頻率F2)用於檢測非磁性體。此外，以下是說明在頻率F1及F2此2個頻率時的構成、運作，而一旦有金屬混入時，對應於預料的材質，即使3個頻率也屬於本發明的範疇。
磁場產生單元2為包括連接部2a、發送線圈L1、電容器C1及電容器C2的結構。發送線圈L1、電容器C1及電容器C2是調諧電路的構成元件，且與連接部2a電性連接。連接部2a使發送線圈L1與電容器C1以在頻率F1調諧(諧振)的方式而連接(將所連接的功能性結構稱為「F1調諧功能部2aa」)，並使發送線圈L1與電容器C2以在頻率F2調諧(諧振)的方式而連接(將所連接的功能性結構稱為「F2調諧功能部2ab」)。
上述F1調諧功能部2aa及F2調諧功能部2ab將發送線圈L1作為調諧元件的一部分而共用，且調諧頻率不同。因此，連接部2a在包含頻率F1及F2的區域，使電容器C1與電容器C2在頻率方面的功能及作用有效隔離(將所隔離的功能性結構稱為「隔離功能部2ac」)，以使作為頻率F1的調諧元件的一部分的電容器C1的功能對頻率F2調諧功能無作用，而且，使作為頻率F2的調諧元件的一部分的電容器C2的功能對頻率F1調諧功能無作用。
以此方式，連接部2a在功能、作用上構成F1調諧功能部2aa、F2調諧功能部2ab及隔離功能部2ac，但上述各部分的構成元件主要包含變壓器、線圈及/或電容器等。上述各元件之間、上述各元件與發送線圈L1、電容器C1及C2之間，乃是直接或間接地電性連接(電性連接時包含磁性連接)。上述各元件的值及特性由以下內容而決定上述各調諧功能部2aa、2ab及隔離功能部2ac以何種電路方式而構成，且使上述各部分所使用的各元件在頻率F1及F2區域，如何承擔上述各調諧功能及隔離功能。其具體例由實施例1、2、3及4說明。
從接收線圈4開始動作直至判斷是否有金屬混入的處理，原則上與專利文獻2相同，故在此簡單地說明。
接收線圈4檢測出頻率F1及F2的交流磁場在被檢查體1的變化，上述頻率F1及F2是磁場產生單元2朝向利用帶式輸送機(未圖示)而移動的被檢查體1(包含混入的金屬)所產生。接收線圈4將磁場的變化作為頻率F1成分或頻率F2成分的振幅(相位)變化而進行檢測。接收線圈4具有2個線圈，該2個線圈以相位彼此反轉的方式而連接，表示磁場變化的信號從使上述二個線圈的輸出平衡的電阻R的分接頭(tap)取出後，利用放大器5擴增。
分路濾波器6(splitter)使信號分為頻率F1成分與頻率2成分的各信號。其原因是，在以下的處理中，使頻率F1成分的處理與頻率F2成分的處理在獨立線路中進行處理。即，獨立進行磁性體的金屬檢測處理與非磁性體的金屬檢測處理。
檢測單元7a、濾波器8a及判定單元9a是檢測頻率F1成分，檢測單元7a從移相單元11接收與頻率F1成分同步的同步信號，並提取頻率F1成分，而通過濾波器8a使其積分，再利用判定單元9a比較上述所積分的值與預先存儲的磁性體的標準值。當積分值大於標準值時，判定混入作為異物的磁性體金屬；當積分值小於等於標準值時，判定未混入作為異物的金屬。
檢測單元7b、濾波器8b及判定單元9b是檢測頻率F2成分，檢測單元7b從移相單元11接收與頻率F2成分同步的同步信號，並提取頻率F2成分，而通過濾波器8b使其積分，再利用判定單元9b比較上述所積分的值與預先存儲的非磁性體的標準值。當積分值大於標準值時，判定混入作為異物的非磁性體金屬；當積分值小於等於標準值時，判定為未混入作為異物的金屬。
處理單元10執行用以將判定單元9a及9b的判定結果輸出到顯示單元等的處理。
圖2(a)是作為本實施形態的磁場產生單元2的實施例的電性結構示意圖。圖2(b)表示各構成元件的主要功能、作用。圖2(b)中的調諧元件及有助於調諧功能的連接元件是調諧功能部的主要元件，隔離元件是隔離功能部的主要元件(以下，圖3(b)、圖3(c)、圖4(b)、圖5(b)也相同)。
圖2(a)中，信號產生單元1將包含頻率F1成分與F2成分的信號(F1＜F2)通過變壓器T1的線圈T1c、T1b，而輸入到磁場產生單元2。圖2(a)的虛線部分表示連接部2a。圖2(a)中，設定為使線圈L2及電容器C3在頻率F2時並聯諧振、線圈L3及電容器C4在頻率F1時並聯諧振的值。
因此，在頻率F1區域，發送線圈L1以經由變壓器T1的線圈T1a及T1b、線圈L2(在頻率F1時為低阻抗)來與電容器C1連接的方式而調諧(諧振)。在頻率F2區域，發送線圈L1以經由變壓器T1的線圈T1a及T1b、電容器C4(在頻率F2時為低阻抗)來與電容器C2連接的方式而調諧(諧振)。
即，發送線圈L1、變壓器T1的線圈T1a及T1b、線圈L2及電容器C1構成F1調諧功能部2aa；而發送線圈L1、變壓器T1的線圈T1a及T1b、電容器C4及電容器C2構成F2調諧功能部2ab。而且，線圈L2及電容器C3在頻率F2時並聯諧振，由此構成隔離功能部2ac。該隔離功能部2ac在頻率F2區域，使電容器C1從電容器C2或F2調諧功能部2aa有效地隔離，同樣地，線圈L3及電容器C4在頻率F1區域，使電容器C2從電容器C1或F1調諧功能部2ab有效地隔離。另一方面，線圈L2、電容器C4分別在頻率F1、頻率F2時為低阻抗，且作為通過元件(pass device)，有助於F1調諧功能部2aa、F2調諧功能部2ab的連接。
圖3(a)是作為磁場產生單元2的其他實施例的電性結構的示意圖。
圖3(b)表示圖3(a)中的信號產生單元1a輸出的頻率F1成分的信號的頻率低於信號產生單元1b輸出的頻率F2成分的信號的頻率時(F1＜F2)，各構成元件的主要功能、作用。圖3(c)表示圖3(a)中的信號產生單元1a輸出的頻率F1成分的信號的頻率高於信號產生單元1b輸出的頻率F2成分的信號的頻率時(F1＞F2)，各構成元件的主要功能、作用。圖3(a)中，信號產生單元1a、1b將頻率F1成分的信號、頻率F2成分的信號分別經由變壓器T2、T3而輸入到磁場產生單元2。
以下根據圖3(a)及圖3(b)，對圖3(a)中的頻率F1成分的信號的頻率低於頻率F2成分的信號的頻率的情況(F1＜F2)加以說明，以顯示各構成元件的主要功能、作用。圖3(a)中，在頻率F1區域，發送線圈L1經由線圈L4與電容器C5的串聯諧振電路(在頻率F1諧振)、線圈L7與電容器C8的串聯諧振(在頻率F1諧振)、以及變壓器T2，而與電容器C1連接，且在頻率F1調諧(諧振)，從而構成F1調諧功能部2aa。在頻率F2區域，發送線圈L1經由電容器C6、C7(均在頻率F2時為低阻抗)及變壓器T3，而與電容器C2連接，且在頻率F1調諧(諧振)，從而構成F2調諧功能部2ab。
圖3(a)及圖3(b)中，在頻率F1時，線圈L6與電容器C7並聯諧振，而使頻率F1與電容器C2隔離，且線圈L5與電容器C6在頻率F1並聯諧振，使頻率F2與電容器C1隔離；在頻率F2時，線圈L4為高阻抗、線圈L7為高阻抗，從而使頻率F2與電容器C1隔離，而構成隔離功能部2ac。
當圖3(a)中的頻率F1高於頻率F2(F1＞F2)時，如圖3(c)所示，調諧元件與圖(b)相同，但有助於調諧功能部的連接元件、構成隔離功能部的隔離元件不同。在此省略詳細說明。此外，並非必須具有變壓器T2及T3，也可以是直接連結上述變壓器的一級與二級的形式。考慮了實施的頻率、使用的元件等而構成電路較為理想。
圖4(a)是作為磁場產生單元2的其他實施例的電性結構的示意圖。圖4(b)表示各構成元件的主要功能、作用。圖4中信號產生單元1a、1b將頻率F1成分的信號與頻率F2成分的信號(該例中F1＜F2)分別經由電容器C1及變壓器T2、電容器C2及變壓器T3，而輸入到磁場產生單元2。其中，從電容器C1觀察的信號產生單元1a的阻抗、及從電容器C2觀察的信號產生單元1b的阻抗，至少在各自的頻率時為低值。
圖4中，在頻率F1區域，發送線圈L1以經由線圈L8及變壓器T4而與電容器C1連接的方式進行調諧(此時，L1+L8與C1諧振)，從而構成F1調諧功能部2aa，且從線圈L1觀察電容器C2側的高阻抗構成隔離電容器C2的隔離功能部2ac。在頻率F2區域內，發送線圈L1以經由線圈L9及變壓器T5而與電容器C2連接的方式進行調諧(此時，L1+L9與C2諧振)，從而構成F2調諧功能部2ab，從線圈L1觀察電容器C1側的高阻抗構成隔離電容器C1的隔離功能部2ac。即，圖4(a)中的隔離功能部2ac從發送線圈L1觀察F1調諧功能部2aa與F2調諧功能部2ab為並聯連接，並由此而構成。此外，並非必須具有變壓器T4及T5，也可以是直接連結上述各變壓器一級與二級的形式。考慮實施的頻率、使用的元件等而構成電路較為理想。
圖6(a)中顯示圖4(a)的等效電路，圖6(b)中顯示其模擬結果。圖6的電阻R11、R12及RL分別是線圈L8的等效電阻、線圈9的等效電阻及發送線圈L1的等效電阻。圖6(b)中，橫軸表示頻率，縱軸表示準位(level)，均以對數標尺來表示。利用線圈L8與發送線圈L1調諧為頻率F1＝30～80kHz的任一個，並利用線圈L9與發送線圈L1調諧為頻率F2等於頻率F1的約4倍的值，以此方式進行設計，再使電阻R11、R12均為0.5歐姆，並使RL為0.1歐姆，由此進行計算。電流I(R11)、I(R12)及I(RL)均為流經電阻R1、R2及RL的電流。至此，I(RL)為產生預期磁場的電流。
根據圖6(b)，可以得出如下結果。第1，從頻率F1附近的調諧曲線的傾斜度與頻率F2附近的傾斜度而言，Q(大致為50～60)大致相同。第2，上述2個調諧頻率中的電流I(R11)與電流I(R12)的差是隔離度A、B，可基本充分地確保此隔離度。即，各調諧頻率中的Q表示調諧功能部的優良度，隔離度表示隔離功能部的優良度。
此外，上述頻率F1適用於磁性體金屬的檢測，頻率F2適用於磁性體金屬的檢測。
圖5(a)是作為本實施形態的磁場產生單元2的其他實施例的電性結構的示意圖。圖5(b)表示各構成元件的主要功能、作用。圖5中，信號產生單元1a生成包含頻率F1的信號，且供給到連接於變壓器T6的各個不同線圈的發送線圈L1及電容器C1。發送線圈L1與電容器C1通過變壓器T6而連接，在頻率F1進行調諧(F1調諧功能部2aa)。信號產生單元1b生成頻率F2的信號，且供給到連接於變壓器T7的各個不同線圈的發送線圈L1及電容器C2。發送線圈L1與電容器C2利用變壓器T7而連接，在頻率F2進行調諧(F2調諧功能部2ab)。
另一方面，發送線圈L1與變壓器T6的線圈T6a及變壓器T7的線圈T7b串聯連接。而且，變壓器T6的線圈T6b、線圈L10及變壓器T7的線圈T7a在使線圈T7a的輸出線(或者，也可以是線圈T6a的輸出線)交叉後而串聯連接。線圈L10的電感值與發送線圈L1的值大致相同。此外，標記於圖5(a)中變壓器T6、T7的線圈上的●符號表示極性。
在如圖5(a)所示的結構中，著眼於頻率F1時，頻率F1的成分產生於線圈T6a、線圈T6b、線圈T7b、線圈T7a中的任一個，但在其中，產生於線圈T7b的頻率F1成分，其通過因產生於線圈T7a的頻率F1成分而在線圈T7b中所產生的逆向成分，從而得到消除(成分相抵)。對於頻率F2成分，也可同樣進行說明。即，頻率F2的成分產生於線圈T7a、線圈T7b、線圈T6a、線圈T6b中的任一個，但在其中，產生於線圈T6a的頻率F2成分，其通過因產生於線圈T6b的頻率F2成分而在線圈T6a中所產生的逆向成分，從而得到消除。線圈L10是使用與發送線圈相同值的線圈來補償損耗，以此使上述成分的消除更加完全。
因此，變壓器T6的線圈T6b、線圈L10、及變壓器T7的線圈T7a在頻率F1的區域中，可忽略從發送線圈L1所觀察的變壓器T7側(也有助於F1調諧功能)，故可使電容器C2與調諧的發送線圈L1與電容器C1隔離；在頻率F2的區域，可忽略從發送線圈L1所觀察的變壓器T6側(也有助於F2調諧功能)，故使電容器C1與調諧的發送線圈L1與電容器C2隔離(構成隔離功能部2ac)。
圖5(a)中，使變壓器T7a的輸出線交叉，但也可代替上述情況，使T6b、T6a、T7a中的任一線圈的輸出線交叉。而且，也可以不使線圈的輸出線交叉，而是使線圈方向成為逆方向。任一情況下，只要阻止電容器C1對F2調諧功能2aa的作用，且阻止電容器C2對F1調諧功能的作用即可。而且，圖5(a)是以易於理解的電路而表示，但考慮共用線圈等種種變形例，以下技術也屬於本發明的範疇，即，構成由發送線圈L1、線圈T6a(F1調諧功能部2aa側)、線圈T7b(F2調諧功能部2ab側)所形成的迴路，及在與其相同的迴路中，構成由線圈T6b(F1調諧功能部2aa側)、線圈T7a(F2調諧功能部2ab側)所形成的迴路，以消除由F1調諧功能部2aa側向F2調諧功能部2ab側所造成的影響，且消除由F2調諧功能部2aa側向F1調諧功能部2ab側所造成的影響。
上述實施例中，實施例1及2特別使用頻率依存性大的元件而構成，實施例3及實施例4中頻率依存性小。尤其是實施例4中，除頻率F1、頻率F2所共用的發送線圈L1及線圈L10以外，僅作為諧振元件的電容器C1、C2，故實施例4的連接部2a即使不響應頻率，也可構成各調諧功能部2aa、2ab及隔離功能部2ac(因此，當然在頻率F1區域、頻率F2區域發揮任一功能)。根據如上所述，實施例4由頻率性設計、調整少、易製造的元件而構成。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的結構及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種金屬檢測裝置，包括磁場產生單元(2)及接收線圈(4)，上述磁場產生單元(2)利用發送線圈(L1)朝向移動的被檢查體產生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈(4)檢測上述被檢查體移動時上述磁場的變動，並且根據上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，其特徵在於上述磁場產生單元包括上述發送線圈、第1電容器(C1)及第2電容器(C2)，而且，上述發送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接；以及連接部(2a)，接收上述第1頻率及第2頻率；上述連接部包括第1調諧功能部(2aa)及第2調諧功能部(2ab)，其中，上述第1調諧功能部(2aa)包含上述發送線圈與上述第1電容器並與上述第1頻率調諧，而上述第2調諧功能部(2ab)包含上述發送線圈與上述第2電容器並與上述第2頻率調諧。
2.如權利要求1所述的金屬檢測裝置，其特徵在於上述連接部包括隔離功能部(2ac)；該隔離功能部(2ac)將上述第1電容器與上述第2調諧功能部有效地隔離，且將上述第2電容器與上述第1調諧功能部有效地隔離。
3.如權利要求1所述的金屬檢測裝置，其特徵在於上述連接部響應上述第1頻率，使上述發送線圈與上述第1電容器連接，由此構成上述第1調諧功能部；並且上述連接部響應第2頻率，使上述發送線圈與第2電容器連接，由此構成上述第2調諧功能部。
4.如權利要求1或3所述的金屬檢測裝置，其特徵在於上述連接部包括隔離功能部(2ac)；該隔離功能部(2ac)響應上述第1頻率及第2頻率，以使上述第1電容器與上述第2電容器在至少各自調諧的頻率區域內互不幹擾而進行隔離。
5.一種金屬檢測裝置，包括磁場產生單元(2)及接收線圈(4)，上述磁場產生單元(2)利用發送線圈(L1)朝向移動的被檢查體產生包含第1頻率(F1)及與上述第1頻率不同的第2頻率(F2)的磁場；上述接收線圈(4)檢測上述被檢查體移動時上述磁場的變動，並且根據上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，其特徵在於上述磁場產生單元包括第1電容器(C1)、第2電容器(C2)及發送線圈(L1)；第1信號產生單元(1a)，向上述第1電容器的一端輸出上述第1頻率的信號；第2信號產生單元(1b)，向上述第2電容器的一端輸出第2頻率的信號；第1連接部，包括第1線圈(L8)，且使上述第1電容器的另一端、上述第1線圈、上述發送線圈以串聯的方式連接；以及第2連接部，包括第2線圈(L9)，且使上述第2電容器的另一端、上述第2線圈、上述發送線圈以串聯的方式連接，且與上述第1連接部以並聯於上述發送線圈的方式而連接，其中上述第1電容器、上述第1線圈及上述發送線圈構成與上述第1頻率調諧的第1調諧功能部(2aa)；上述第2電容器、上述第2線圈及上述發送線圈構成與上述第2頻率調諧的第2調諧功能部(2ab)。
6.一種金屬檢測裝置，包括磁場產生單元(2)及接收線圈(4)，上述磁場產生單元(2)利用發送線圈(L1)朝向移動的被檢查體產生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈(4)檢測上述被檢查體移動時上述磁場的變動，並且根據上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，其特徵在於上述磁場產生單元包括上述發送線圈、第1電容器(C1)及第2電容器(C2)，而且，上述發送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接；以及連接部(2a)，上述連接部包括第1調諧功能部(2aa)、第2調諧功能部(2ab)與隔離功能部(2ac)，其中，上述第1調諧功能部(2aa)在上述第1頻率區域，以包括上述發送線圈與第1電容器的方式而調諧；上述第2調諧功能部(2ab)在上述第2頻率區域，以包括上述發送線圈與第2電容器的方式而調諧；上述隔離功能部(2ac)在上述第1頻率區域，消除上述第2調諧功能部對上述第1調諧功能部的影響，並在上述第2頻率區域，消除上述第1調諧功能部對上述第2調諧功能部的影響。
全文摘要
本發明是有關於一種金屬檢測裝置，其不利用開關等對元件進行切換，而是響應頻率不同的多個頻率成分，以一個發送線圈同時產生在各個頻率調諧的交流磁場，從而可高效地檢查混入食品等中的金屬。該金屬檢測裝置形成如下結構使構成磁場產生單元(2)的構成元件連接，以使發送線圈(L1)與電容器(C1)在第1頻率(F1)時諧振；而且，使某些構成元件連接，以使發送線圈(L1)與電容器(C2)在第2頻率(F2)時諧振，進一步，某些構成元件通過使電容器(C1)與電容器(C2)有效隔離的方式而作用，使至少相同頻率時互不幹擾。
文檔編號G01V3/10GK1961222SQ20058001740
公開日2007年5月9日 申請日期2005年6月3日 優先權日2004年6月4日
發明者西尾裕幸, 長岡紀彥, 久保寺茂 申請人:安立產業機械株式會社